単一アト秒パルスの高出力化による電子ダイナミクス計測

使用高输出单阿秒脉冲进行电子动力学测量

• 批准号: 26246033
• 负责人: 緑川 克美
• 金额: $ 9.15万
• 依托单位: The Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-26246033/
• 关键词: 量子エレクトロニクス; 非線形光学; アト秒科学; レーザー工学; 超高速光科学

物質中の電子の動きを捉えることができるアト秒パルスレーザーは、物理学や化学のみならず生物・医科学等の分野においても今後必須のツールとなると考えられる。2001年にアト秒パルスおよびパルス列の発生が観測されて以来、その発生・計測法ならびに利用は、急速に発展してきたが、未だに波長域、エネルギー、平均出力等は十分ではなくその応用範囲を制限している。特に、単一アト秒パルスに関しては、その強度および繰り返し速度は、目標となる計測に必要とされるレベルには達していない。本申請では、申請者らがこれまで開発してきた2波長励起による高強度の単一アト秒パルスの発生法をさらに高度化し、その波長域をサブkeV領域にまで拡張するとともに、リング型共振器を用いた新しい超高繰り返しアト秒パルス光源を開発し、アト秒科学の先端を切り開くことを目的とする。平成26年度は、我々の考案した赤外パルスを用いた2波長励起法による高強度単一アト秒パルスの短波長化ならびに短パルス化を行い、その時間波形を自己相関法を用いて計測するための装置の設計と予備実験の準備を開始した。実験では、励起光のエネルギーをメインパルスとアシストパルスで各々約20mJと4mJに増強するとともに、10cmのガスセルに焦点距離5mのレンズで緩やかに集光し高エネルギーの連続スペクトルを発生する。さらに、Siのビームスプリッターを介して、励起光を除去したのち、Mo/Si多層膜鏡で飛行時間型質量分析装置に設置されたHeガスジェット中に集光する。このとき多層膜鏡の帯域を43～53eVに設計することにより、Heの2光子二重電離により発生するHe2+イオンを信号とする自己相関計測が可能になる。

阿秒脉冲激光器可以捕获材料中电子的运动，预计将成为未来不可或缺的工具，不仅在物理和化学领域，而且在生物学和医学等领域也是如此。自2001年观测到阿秒脉冲和脉冲串的产生以来，其产生、测量方法和利用都取得了迅速进展，但波长范围、能量、平均功率等仍然不足，限制了其应用范围。我正在做。特别是，对于单个阿秒脉冲，强度和重复率达不到目标测量所需的水平。在本申请中，我们将进一步改进申请人迄今为止开发的利用双波长激发产生高强度单阿秒脉冲的方法，并将其波长范围扩展到亚keV区域。新型超高重复率阿秒脉冲光源利用超高重复率阿秒脉冲，开辟了阿秒科学的前沿。 2014年度，我们将使用我们设计的使用红外脉冲的双波长激发方法来缩短波长并缩短高强度单阿秒脉冲，并使用自相关方法测量时间波形，我们已经开始设计设备并准备初步实验。为此目的。实验中，用主脉冲和辅助脉冲将激发光的能量分别增加到约20 mJ和4 mJ，并使用焦距为5的透镜将光轻轻地聚焦在10 cm的气室上。 m 产生高能连续光谱。此外，通过硅分束器去除激发光后，光被Mo/Si多层镜聚焦到安装在飞行时间质谱仪中的He气体射流中。此时，通过将多层镜的能带设计为43至53eV，可以使用由He的双光子双电离产生的He 2+ 离子作为信号来进行自相关测量。